(57)【要約】【課題】通常の運搬車と同様の構成／配置で、片流れを解消する。【解決手段】補助輪５の旋回角度を測定する角度測定センサ５３と、補助輪５の旋回角度を制御する旋回アクチュエータ５４と、操作者により加えられたトルクを測定するハンドルトルク測定センサ２１と、角度測定センサ５３およびハンドルトルク測定センサ２１による測定結果に基づいて、片流れを回避するよう旋回アクチュエータ５４を制御する処理部６とを備えた。【選択図】図２
2013183852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右一対の旋回車輪および固定車輪を備えた運搬車において、
前記旋回車輪の旋回角度を測定する角度測定センサと、
前記旋回車輪の旋回角度を制御する旋回アクチュエータと、
操作者により加えられたトルクまたは力を測定する入力測定センサと、
前記角度測定センサおよび前記入力測定センサによる測定結果に基づいて、片流れを回避するよう前記旋回アクチュエータを制御する処理部と
を備えた運搬車。
【請求項２】
前記旋回車輪を軸心周りに回転させる回転軸と、
前記旋回車輪を接地面の法線周りに旋回させる旋回軸とを備え、
水平面内における前記回転軸と前記旋回軸の位置がずれて配置された
ことを特徴とする請求項１記載の運搬車。
【請求項３】
前記処理部は、前記角度測定センサによる測定結果に基づく旋回方向と、前記入力測定センサによる測定結果に基づく操作方向とが反対方向である場合に、前記旋回アクチュエータを介して前記旋回車輪を前記操作方向に向ける
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の運搬車。
【請求項４】
左右一対の旋回車輪および固定車輪と、操作者により指示された走行方向を受け付ける操作部と、前記操作部により受け付けられた走行方向に向くよう前記固定車輪の駆動制御を行う駆動制御部とを備えた運搬車において、
前記旋回車輪の旋回角度を測定する角度測定センサと、
前記旋回車輪の旋回角度を制御する旋回アクチュエータと、
前記操作部に受け付けられた走行方向を検知する走行方向検知センサと、
前記角度測定センサおよび前記走行方向検知センサによる測定結果に基づいて、片流れを回避するよう前記旋回アクチュエータを制御する処理部と
を備えた運搬車。
【請求項５】
前記旋回車輪を軸心周りに回転させる回転軸と、
前記旋回車輪を接地面の法線周りに旋回させる旋回軸とを備え、
水平面内における前記回転軸と前記旋回軸の位置がずれて配置された
ことを特徴とする請求項４記載の運搬車。
【請求項６】
前記処理部は、前記角度測定センサにより前記旋回車輪が旋回していると判定され、前記走行方向検知センサにより直進指示が検知された場合に、前記旋回アクチュエータを介して前記旋回車輪を前記旋回している方向とは反対方向に旋回させる
ことを特徴とする請求項４または請求項５記載の運搬車。
【請求項７】
左右一対の旋回車輪および固定車輪を備えた車椅子において、
前記旋回車輪の旋回角度を測定する角度測定センサと、
前記旋回車輪の旋回角度を制御する旋回アクチュエータと、
操作者により加えられたトルクまたは力を測定する入力測定センサと、
前記角度測定センサおよび前記入力測定センサによる測定結果に基づいて、片流れを回避するよう前記旋回アクチュエータを制御する処理部と
を備えた車椅子。
【請求項８】
左右一対の旋回車輪および固定車輪と、操作者により指示された走行方向を受け付ける操作部と、前記操作部により受け付けられた走行方向に向くよう前記固定車輪の駆動制御を行う駆動制御部とを備えた車椅子において、
前記旋回車輪の旋回角度を測定する角度測定センサと、
前記旋回車輪の旋回角度を制御する旋回アクチュエータと、
前記操作部に受け付けられた走行方向を検知する走行方向検知センサと、
前記角度測定センサおよび前記走行方向検知センサによる測定結果に基づいて、片流れを回避するよう前記旋回アクチュエータを制御する処理部と
を備えた車椅子。
【請求項９】
左右一対の旋回車輪および固定車輪を備えた台車において、
前記旋回車輪の旋回角度を測定する角度測定センサと、
前記旋回車輪の旋回角度を制御する旋回アクチュエータと、
操作者により加えられたトルクまたは力を測定する入力測定センサと、
前記角度測定センサおよび前記入力測定センサによる測定結果に基づいて、片流れを回避するよう前記旋回アクチュエータを制御する処理部と
を備えた台車。
【請求項１０】
左右一対の旋回車輪および固定車輪と、操作者により指示された走行方向を受け付ける操作部と、前記操作部により受け付けられた走行方向に向くよう前記固定車輪の駆動制御を行う駆動制御部とを備えた台車において、
前記旋回車輪の旋回角度を測定する角度測定センサと、
前記旋回車輪の旋回角度を制御する旋回アクチュエータと、
前記操作部に受け付けられた走行方向を検知する走行方向検知センサと、
前記角度測定センサおよび前記走行方向検知センサによる測定結果に基づいて、片流れを回避するよう前記旋回アクチュエータを制御する処理部と
を備えた台車。
【請求項１１】
左右一対の旋回車輪および固定車輪を備えたベビーカーにおいて、
前記旋回車輪の旋回角度を測定する角度測定センサと、
前記旋回車輪の旋回角度を制御する旋回アクチュエータと、
操作者により加えられたトルクまたは力を測定する入力測定センサと、
前記角度測定センサおよび前記入力測定センサによる測定結果に基づいて、片流れを回避するよう前記旋回アクチュエータを制御する処理部と
を備えたベビーカー。
【請求項１２】
左右一対の旋回車輪および固定車輪と、操作者により指示された走行方向を受け付ける操作部と、前記操作部により受け付けられた走行方向に向くよう前記固定車輪の駆動制御を行う駆動制御部とを備えたベビーカーにおいて、
前記旋回車輪の旋回角度を測定する角度測定センサと、
前記旋回車輪の旋回角度を制御する旋回アクチュエータと、
前記操作部に受け付けられた走行方向を検知する走行方向検知センサと、
前記角度測定センサおよび前記走行方向検知センサによる測定結果に基づいて、片流れを回避するよう前記旋回アクチュエータを制御する処理部と
を備えたベビーカー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、左右一対の旋回車輪および固定車輪を備えた運搬車、車椅子、台車およびベビーカーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歩行障害者が用いる一般的な非電動式の車椅子は、平面走行に特化している。そして、介助者や搭乗者がハンドルやハンドリムを用いて車椅子を所望の方向に向けることができるように、補助輪が自由旋回可能な構造（旋回車輪）となっている。しかし、このような車椅子を用いて、進行方向に対して横方向に高低差のある傾斜路面上を走行する場合、補助輪が傾斜路面の低い方へ旋回してしまい、車椅子の走行方向を変えてしまう「片流れ」という現象が発生する。
このように、傾斜路面上では車椅子が直進できなくなるため、車椅子を操作する介助者や搭乗者は、この片流れに逆らうように車椅子を操作する必要があり、負担が大きく、車椅子走行の困難の一因となっている。なお、この課題は、車椅子に限らず、左右一対の旋回車輪および固定車輪を備えた運搬車（例えば台車やベビーカー等）全般に言える課題である。
【０００３】
それに対して、上記のような傾斜路面上においても直進走行を可能とする車椅子が知られている（例えば特許文献１〜６参照）。
特許文献１，２に開示された車椅子では、主輪の位置を変更することで、傾斜路面による回転モーメントを減少させている。また、特許文献３に開示された車椅子では、キャスタ（補助輪）が自由に動かないように、その旋回軸を機械的に固定可能としている。また、特許文献４〜６に開示された車椅子では、主輪を電動でアシストするように構成されている。これらの構成により、傾斜路面上においても車椅子をまっすぐ直進させることができ、片流れを回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３０２００号公報
【特許文献２】特開２００５−２２４４００号公報
【特許文献３】特開２００１−１０５８０５号公報
【特許文献４】特開２００４−１２０８７５号公報
【特許文献５】特開平９−２４８３２０号公報
【特許文献６】特開平９−２６２２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２に開示された車椅子では、主輪の位置が変更されているため、搭乗者が車椅子を操作するためのハンドリムの位置も変更されることになる。そのため、搭乗者がハンドリムを用いて自走する場合に、その操作性に影響がでるという別の課題が発生する。また、特許文献３に開示された車椅子では、軸を規定方向（直進方向）にしか固定できないため、一旦片流れしてしまうと、片流れする前の方向に方向を修正することが困難になるという課題がある。
また、特許文献４〜６に開示された車椅子では、主輪を駆動制御することで片流れを回避しているが、非電動式の車椅子には適用することができないという課題がある。また、主輪の駆動制御により片流れを回避する方式では、大きな動力が必要となるという課題もある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、通常の運搬車と同様の構成／配置で、片流れを解消することが可能な運搬車を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る運搬車は、旋回車輪の旋回角度を測定する角度測定センサと、旋回車輪の旋回角度を制御する旋回アクチュエータと、操作者により加えられたトルクまたは力を測定する入力測定センサと、角度測定センサおよび入力測定センサによる測定結果に基づいて、片流れを回避するよう旋回アクチュエータを制御する処理部とを備えたものである。
【０００８】
また、この発明に係る運搬車は、旋回車輪の旋回角度を測定する角度測定センサと、旋回車輪の旋回角度を制御する旋回アクチュエータと、操作部に受け付けられた走行方向を検知する走行方向検知センサと、角度測定センサおよび走行方向検知センサによる測定結果に基づいて、片流れを回避するよう旋回アクチュエータを制御する処理部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、上記のように構成したので、通常の運搬車と同様の構成／配置で、片流れを解消することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車椅子の構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る車椅子の構成を示す模式図であり、（ａ）上面図であり、（ｂ）側面図である。
【図３】車椅子が傾斜路面を走行する場合に加えられる重力の分力を説明する図である。
【図４】従来の車椅子が傾斜路面を走行する場合を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る車椅子が傾斜路面を走行する場合を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお以下では、運搬車として非電動式の車椅子を用いて説明を行う。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車椅子の構成を示す斜視図であり、図２は模式図である。なお、図２（ａ）では椅子部１および処理部６の記載を省略している。
車椅子には、図１に示すように、不図示の搭乗者が乗るシート、バックレストやアームレスト等を含む椅子部１が設けられている。この椅子部１の上方には、介助者が車椅子の走行操作を行うためのハンドル２が設けられている。また、椅子部１の両側面には、後輪として、旋回不能な主輪（固定車輪）３が設けられている。この主輪３には、搭乗者が車椅子の走行操作を行うためのハンドリム４が取り付けられている。また、椅子部１の両側面の前方には、前輪として、平面走行時に姿勢保持および走行補助のための旋回可能な補助輪（旋回車輪）５が設けられている。
【００１２】
この補助輪５は、図２（ａ）に示すように、補助輪５を軸心周りに回転させるための回転軸５１と、補助輪５を接地面の法線周りに旋回させるための旋回軸５２の２軸を有している。また、通常、水平面内において、回転軸５１と旋回軸５２の位置はずれている（オフセットを有している）。このオフセットにより、ハンドル２やハンドリム４に加えられた力やトルクによる補助輪５の旋回が容易となり、介助者や搭乗者が所望する方向へ車椅子を走行させることができる。
【００１３】
また、補助輪５には、図２（ｂ）に示すように、補助輪５の旋回角度を測定するための角度測定センサ５３が搭載されている。この角度測定センサ５３として、例えばエンコーダ等の回転センサを用いる。
さらに、補助輪５には、図２（ｂ）に示すように、後述する処理部６による制御に応じて、補助輪５の旋回角度を制御するための旋回アクチュエータ５４が搭載されている。なお、この旋回アクチュエータ５４の制御をオフとすることで、従来の車椅子と同様に、受動的に外部の力に応じて補助輪５を自然旋回させることが可能である。
【００１４】
また、ハンドル２には、図２（ａ）に示すように、介助者（操作者）によりハンドル２に加えられたトルクを測定するハンドルトルク測定センサ（入力測定センサ）２１が搭載されている。このハンドルトルク測定センサ２１により、介助者が所望する車椅子の走行方向（操作方向）を検知することができる。
【００１５】
そして、車椅子には、角度測定センサ５３による旋回角度情報およびハンドルトルク測定センサ２１によるトルク情報に基づいて演算処理を行い、片流れを回避するよう旋回アクチュエータ５４を制御する処理部６が設けられている。ここで、処理部６は、角度測定センサ５３による旋回角度情報に基づく旋回方向と、ハンドルトルク測定センサ２１によるトルク情報に基づく操作方向とが反対方向である場合に、旋回アクチュエータ５４を介して補助輪５を上記操作方向に向ける。
なお、図２では、処理部６を車椅子の外部に示しているが、実際には、この処理部６は車椅子に搭載されている。
【００１６】
次に、上記のように構成された車椅子の動作例について説明する。なお以下では、介助者がハンドル２を用いて車椅子を操作する場合について説明する。
まず、車椅子が平面上を走行する場合について説明する。なおこの場合、後述の傾斜路面上を走行する際の制御シーケンス例に示すような、補助輪の旋回に逆らうような介助者の操作が発生しないので、旋回アクチュエータ５４に対する制御が行われない。
車椅子が平面上を走行する場合、介助者は、左右のハンドル２に加える力やトルクのバランスを調整することで、左右操舵を行う。一方、補助輪５は、水平面内において、回転軸５１と旋回軸５２の位置がずれている。そのため、介助者のハンドル操作に応じて補助輪５を容易に旋回させることができ、車椅子を所望の走行方向に向けることができる。
【００１７】
次に、車椅子が進行方向に対して横方向に高低差がある傾斜路面上を走行する場合について、図３〜５を参照しながら説明する。なお、図３に示すように、車椅子が走行する傾斜路面の傾斜角度をθとする。また、図４，５では椅子部１および処理部６の記載を省略している。
この場合、図３に示すように、車椅子には、傾斜角度θに応じて重力の分力Ｇｘ＝Ｍｇ・ｓｉｎθが加わる。そして、図４，５に示すように、車椅子の主輪３および補助輪５には、路面接触点において、上記分力Ｇｘとは反対方向に摩擦力が発生する。なお、左右の主輪３に発生する摩擦力をそれぞれＱＬｘ、ＱＲｘとし、左右の補助輪５に発生する摩擦力をそれぞれＰＬｘ、ＰＲｘとする。また、符号Ａは、搭乗者および車椅子の合計の重心位置である。
【００１８】
一方、補助輪５は、水平面内において、回転軸５１と旋回軸５２の位置がずれている。そして、従来の車椅子では、補助輪５の旋回軸５２は受動軸であり、自らモーメントを発生することはできない。そのため、従来の車椅子が上記傾斜路面上を走行した場合、旋回軸５２が、図４の一点鎖線内で示す方向に旋回してしまう。つまり、車椅子が傾斜路面の下り方向に進行するように補助輪５が旋回することになる。その結果、車椅子は、自然に傾斜路面を下るように方向操舵され、片流れが発生してしまう。
【００１９】
それに対して、本発明の車椅子では、補助輪５の旋回角度を測定する角度測定センサ５３と、ハンドル２に加えられたトルクを測定するハンドルトルク測定センサ２１とを搭載している。そして、上記傾斜路面を走行している場合において、介助者に車椅子を直進させたいという操作意思がある場合には、図５に示すように、介助者は、ハンドル２に対して、傾斜路面の下り方向とは反対方向のトルクを与えることになる。
そこで、角度測定センサ５３による旋回角度情報およびハンドルトルク測定センサ２１によるトルク情報に基づいて、車椅子の補助輪５の旋回方向を判定し、かつ、その際の介助者の操作方向（操作意思）を判定する。そして、介助者が片流れを回避するように操作を行っていると判定した場合には、片流れを回避するよう旋回アクチュエータ５４を制御する。これにより、図５の一点鎖線内で示す方向（図４の一点鎖線内で示す方向とは反対方向）に補助輪５が旋回し、片流れを回避することができる。
【００２０】
次に、本発明の車椅子において、上記傾斜路面上を走行する際の制御シーケンス例について説明する。なお、図５に示すように、左右の補助輪５の旋回角度（反時計回りを正）をθＲ，θＬとし、左右のハンドル２に加えられたトルク（反時計回りを正）をＴＲ，ＴＬとする。また、上記旋回角度およびトルクに対する制御切替えのための閾値をそれぞれＴ１Ｒ，Ｔ１Ｌ、θ１Ｒ，θ１Ｌとし、片流れを回避するために設定する左右の補助輪５に対する旋回角度をθ２Ｒ，θ２Ｌとする。
【００２１】
まず、ケース１として、車椅子が図３に示す右下がりの傾斜路面に差し掛かったことで、左右の補助輪５が右に旋回し、介助者がそれに逆らって車椅子の進行方向を左に戻すようにトルクを加えている場合（θＲ＜−θ１Ｒ，θＬ＜−θ１ＬかつＴＲ＞Ｔ１Ｒ，ＴＬ＞Ｔ１Ｌ）について説明する。
この場合、左右の補助輪５を左に旋回させることで片流れを回避することができる。そこで、処理部６は、旋回アクチュエータ５４を介して左右の補助輪５の旋回角度をθＲ＝＋θ２Ｒ，θＬをθＬ＝＋θ２Ｌとなるように制御する。
【００２２】
次に、ケース２として、車椅子が図３とは反対に左下がりの傾斜路面に差し掛かったことで、左右の補助輪５が左に旋回し、介助者がそれに逆らって車椅子の進行方向を右に戻すようにトルクを加えている場合（θＲ＞θ１Ｒ，θＬ＞θ１ＬかつＴＲ＜−Ｔ１Ｒ，ＴＬ＜−Ｔ１Ｌ）について説明する。
この場合、左右の補助輪５を右に旋回させることで片流れを回避することができる。そこで、処理部６は、旋回アクチュエータ５４を介して左右の補助輪５の旋回角度をθＲ＝−θ２Ｒ，θＬ＝−θ２Ｌとなるように制御する。
【００２３】
一方、上記ケース１，２以外の状態（ケース３）では、処理部６は、旋回アクチュエータ５４の制御は行わず、通常走行とする。
【００２４】
上記の制御シーケンスでは、閾値を用いて補助輪５の旋回方向および介助者の操作方向（操作意思）を判定し、補助輪５を所定の旋回角度に制御する場合について示した。しかしながら、制御シーケンスとしてはこれに限るものではなく、例えば、補助輪５の旋回角度θやハンドル２に加えられたトルクＴに応じた関数に所定の係数αを乗じた値（α×ｆ（θ，Ｔ））を制御値とするようにしてもよい。なお、上記ケース１の場合には正方向に旋回角度を制御し、上記ケース２の場合には負方向に旋回角度を制御する。
【００２５】
以上のように、この実施の形態１によれば、補助輪５の旋回角度を測定する角度測定センサ５３と、ハンドル２に加えられたトルクを測定するハンドルトルク測定センサ２１とを設け、各センサの測定結果から補助輪５の旋回方向および介助者の操作方向（操作意思）を判定し、片流れを回避するよう補助輪５の旋回角度を制御するように構成したので、通常の車椅子と同様の構成／配置で、片流れを解消することが可能である。また、補助輪５の駆動制御により片流れの回避を図ることで、従来の主輪を駆動制御する電動式の車椅子に対して、動力の低減や車椅子自体の軽量化を図ることが可能となる。
【００２６】
なお、実施の形態１では、ハンドル２に加えられたトルクを測定するハンドルトルク測定センサ２１を設けた場合について示したが、これに限るものではなく、入力測定センサとして、例えばハンドル２に加えられた力を測定する力測定センサ（歪ゲージ等）を設けるようにしてもよい。この場合、左右のハンドル２に搭載された力測定センサにより、左右のハンドル２に加えられた力の差を測定する。具体的には、左右のハンドル２に加えられた力をＦＬ，ＦＲとした場合において、ＦＬ＜ＦＲの場合には左方向に操舵しようとする意思であると判定できるため、上記ケース１のＴＬ＞Ｔ１Ｌ，ＴＲ＞Ｔ１Ｒに相当することになる。一方、ＦＬ＞ＦＲの場合には右方向に操舵しようとする意思であると判定できるため、上記ケース２のＴＬ＜−Ｔ１Ｌ，ＴＲ＜−Ｔ１Ｒに相当することになる。
【００２７】
また、実施の形態１では、介助者（操作者）がハンドル２を用いて車椅子を操作する場合について説明したが、搭乗者（操作者）がハンドリム４を用いて車椅子を操作する場合についても同様に適用可能である。なお、この場合には、ハンドリム４に加えられた力を測定する力測定センサ（入力測定センサ）をハンドリム４に搭載する。なお、この力測定センサとして、例えば歪センサを用いる。そして、処理部６では、この力測定センサによる測定結果から搭乗者の操作意思を判定し、片流れを回避するよう補助輪５の旋回角度を制御する。
【００２８】
本発明は、片流れを回避することで介助者や搭乗者の負担を軽減することができるため、非電動式の車椅子において高い効果を発揮する。しかしながら、これに限るものではなく、例えば特許文献４〜６に開示されるような、主輪３の動作をアシスト制御する電動式の車椅子に対しても同様に適用可能である。
なお、電動式の車椅子では、搭乗者は、例えば手元にある操作部を操作することで車椅子の走行方向を指示する。そこで、ハンドルトルク測定センサ２１に代えて、操作部により受け付けられた走行方向を検知する走行方向検知センサを設ける。そして、処理部６は、角度測定センサ５３により補助輪５が旋回していると判定され、走行方向検知センサにより直進指示が検知された場合に、旋回アクチュエータ５４を介して補助輪５を上記旋回している方向とは反対方向に旋回させる。これにより、従来、主輪３のみで片流れの回避を行っていた構成に対し、補助輪５を併用して片流れの回避を行うことで、動力の低減を図ることが可能となる。
【００２９】
また、実施の形態１では、運搬車として車椅子を用いて説明を行ったが、旋回可能な補助輪と、旋回不能な主輪とを備えた運搬車であればよく、例えば、台車やベビーカー等についても同様に適用可能である。なお、台車やベビーカーでは、操作者が持つハンドルに加えられたトルクや力を測定する入力測定センサを搭載する。また、台車やベビーカーが電動式の場合には、操作者が用いる操作部により受け付けられた走行方向を検知する走行方向検知センサを設ける。
【００３０】
また、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１  椅子部
２  ハンドル
３  主輪（固定車輪）
４  ハンドリム
５  補助輪（旋回車輪）
６  処理部
２１  ハンドルトルク測定センサ（入力測定センサ）
５１  回転軸
５２  旋回軸
５３  角度測定センサ
５４  旋回アクチュエータ
【図１】
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【図２】
2013183852.tif 000004
【図３】
2013183852.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013183852.tif 000007